【摘要】：本项目的目标是针对国内外双臂二指型机器人发展现状，在大赛的规定条件下，设计并制作一款可以高速求解魔方的解魔方机器人。从机械结构上来看，此解魔方机器人为双臂二指型机器人，机器人有两个手臂，每个手臂有两个自由度：一个为由步进电机驱动的手腕转动自由度，另一个为由气缸驱动的手指开合自由度。目前解魔方时间为6.5s，其中扫描时间约0.5s，计算时间约0.5s，拧动时间约5.5s，机器人重量为22kg。
获奖等级：一等奖
设计者：于宪元，刘磊，许仕杰
指导教师：孙志辉
设计者充分调研了国内外解魔方机器人的研究现状与进展，在此基础上分析了现有解魔方机器人系统的功能组成。本项目的目标是针对国内外双臂二指型机器人发展现状，在大赛的规定条件下，设计并制作一款可以高速求解魔方的解魔方机器人（图103）。
从机械结构上来看，此解魔方机器人为双臂二指型机器人，机器人有两个手臂，每个手臂有两个自由度：一个为由步进电机驱动的手腕转动自由度，另一个为由气缸驱动的手指开合自由度。机构整体为铝结构，连接处为铸铁和碳纤维板。在手腕处，采用气滑环防止线路缠绕。(www.xing528.com)
算法上，采用Herbert Kociemba的Two-Phase-Algorithm，平均人工步骤为18.5步，用时约50ms。算法转换采用带剪枝的深度搜索算法，平均机械步骤为75步，用时约300ms。
魔方状态采集传感器为Fpv摄像头，图像经OpenCV滤波处理后，采用k-means聚类算法进行聚类与分割。
控制上，下位机为STM32控制板，负责与上位机通信以及控制步进电机和气缸。上位机由C#编写，负责与下位机进行串口通信，以及统筹协调摄像头处理程序和算法程序。
团队经三个月的设计与制作，成功生产了第一台物理样机，并对其进行了试验，验证了系统的可靠性和实用性。目前解魔方时间为6.5s，其中扫描时间约0.5s，计算时间约0.5s，拧动时间约5.5s，机器人重量为22kg。
图103 解魔方机器人
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